大跨度空间钢结构施工技术研究

吴显林

（桑植县澧源建筑安装工程有限公司湖南桑植　427100）

大跨度空间钢结构施工技术研究

吴显林

（桑植县澧源建筑安装工程有限公司湖南桑植427100）

随着建筑工程施工技术的快速发展，人们对建筑物的要求也越来越高。此外，随着我国用地矛盾以及环境污染情况的日益紧张，轻质、经济、便捷的结构体系已成为当今建筑物建设的关键部分，本文在此背景下，对大跨度空间钢结构施工技术进行了研究，进而为之后的建筑物的大跨度空间钢结构施工提供有效的帮助。

大跨度；钢结构；施工技术

引言

现阶段，随着社会经济以及科学技术的快速发展，我国的建筑行业也得到了较快的发展。此外，通过对国外先进技术以及经验、理论的积极运用，新型建筑物越来越多，不少大型的公共建筑都采用了大跨度空间钢结构作为建筑物的屋盖结构体系的，本文主要针对此结构体系施工进行了具体探讨。

1　大跨度空间钢结构类型

1.1网架结构

网架结构是指采用多根杆件，并按照一定的网格形式，利用节点连接而形成的空间结构，如图1。在实际运用中，网架结构具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观等特点。

1.2网壳结构

一般来说，网壳结构和空间杆系结构是差不多的，且平板网架型的空间杆结构是一种利用杆件，并按照一定的规律组成的网格，然后再结合壳体结构设置为一定的空间结构，如图2。基于此，网壳结构不仅具有杆系包括的性质，同时还具有壳体的性质。此外，网壳结构主要通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力来实现逐点传力的目的。

1.3悬索结构

所谓悬索结构，其主要是由柔性受拉索以及其边缘构件构成的承重结构。此外还可将钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢与其他具有良好受拉性能的线材，一同作为索的制作材料。同时，在大跨度空间钢结构中，悬索结构主要是利用高强材料的抗拉性能进行施工的，其具备较大的跨度、自重较小、可节省施工材料以及便于施工等优势。除了在我国的大跨度桥梁工程中得到了广泛的应用之外，其目前还广泛应用于我国体育馆、飞机库等大跨度屋盖结构的施工。

2　大跨度空间钢结构施工技术特点

2.1钢材强度要求较高

随着科学技术的快速发展，对建筑物钢结构跨度的要求也越来越高。现阶段，我国超过百米的跨度在桥梁和壳体结构的应用中已取得了良好的效果。例如，国家水立方工程跨度177m，鸟巢跨度更是达到了296m。跨度越大，则在该悬臂上承受的荷载就越大，这就要求钢材具备足够的强度。传统的建筑中，通过设置梁体与柱体等方式来减小跨度的长度，其主要是为了减少同一构件承受的荷载大小。在大跨度的设计理念基础上，没有柱子的支撑作用，在荷载的作用下，极易产生较大的剪力，悬臂承受荷载的过程就是克服剪力的过程。在现有项目的建设体系中，不少工程会增加钢材的厚度，以此来加强其强度，但是厚度的增加会对结构本身产生较大的作用力，所以，在现代科技的发展趋势下，一般选用强度较高的钢材，常见的有Q390C、Q420C，在技术的发展下，新型的钢材不断涌现，现在市场上出现了Q460E的钢材，在强度上以及刚度上都优于前两者。

图1　网架结构图

图2　网壳结构图

2.2现代预应力技术的应用

在建筑工程施工过程中，并在正式将工程构件投入使用之前，对工程施加适当的预应力，能够大大提高钢材的强度。作为一项新兴的技术，预应力我国建筑工程中的广泛使用，使其解决了很多技术上的难点与问题。特别是在张拉结构与索穹顶的使用中，预应力表现出了其非凡的实用性。此外，在进行抗震性建筑结构的构建时，施加适当的预应力还可有效缓解弹性形变，从而增强构件的耐久性，延长使用寿命。除了上述作用之外，预应力还分为先张法和后张法，并可依据建筑工程施工的不同需要，分别采用合适的方法。

2.3实际焊接工程量较大

在建筑物大跨度空间钢结构设计过程中，还需对众多节点进行适当的处理，且较为常见的处理方式是焊接。同时，在对其进行焊接的过程中，瞬间的高温会改变钢材的特性，基于此，在进行焊接工作之前，应做好一系列的准备工作，而不是单纯性地将两根钢材对接。在进行焊接施工时，两管对接部位需要做上凹槽，并测算焊接缝隙的长度，此时可依据焊缝实际长度确定钢管凹槽的开设深度。两管之间的连接板采用围焊固定，对于连接板的方向也有一定的要求，一般顺着钢构件剪切力的方向摆放，为了防止板材的外漏，外漏的宽度还需要满足焊接缝的要求。

3　大跨度空间钢结构施工技术分析

3.1滑移施工法

对于滑移施工法，一定要在保证钢结构类型规范、整齐以及规则化的基础上才可实行，例如圆形结构或长方形结构。除了上述条件之外，还需保证建筑物，且其支撑轴线也要规范、整齐。此外，滑移施工方法主要运用于土建结构以及支撑柱等工程施工中，且该施工方法的有效运用，能够在很大程度上降低施工承包。但在施工场地较小的情况下，只可以在部分区域内组装和吊装构件。现阶段，滑移施工法已在我国建筑工程中得到了广泛的运用，例如郑州的会展馆、深圳的大运会主场馆、哈尔滨的会展馆、苏州的国际博览中心等，不仅提高了施工质量，还取得了良好的施工效益。

3.2分段吊装施工技术

在大跨度空间钢结构施工中，如果要采用分段吊装施工方法，首先需要明确起重机的选用以及其具体的站位，然后还需要确定大体积钢结构的分段以及重心选择的方式。现阶段，分段吊装法主要在我国体育馆、会展馆等公共建筑物的大跨度空间钢结构施工中运用，并取得了良好的效果。

3.3高空散装施工技术

目前，高空散装施工技术主要是在建筑工程中单位面积用钢数量不多的建筑工程施工中运用，特别是网架结构、张拉弦的管桁架结构中，更是得到了广泛的运用。高空散装施工技术具有易操作、易控制、施工安全与较高可靠性等特征。通过运用高空散装施工技术，可有效保障公共建筑工程施工质量以及施工效率。但高空散装施工技术在实际施工时需要大量的脚手搭架，这不仅大大增加的建筑工程的施工成本，还给工程施工速度以及施工效率带来了严重的影响，不利于建筑工程的顺利完成。

3.4高空原位单元安装技术

在建筑结构施工中，高空原位单元安装技术是一种在高空原位散装法的基础上进行改变与发展而形成的施工技术。此外，在运用高空原位单元安装技术时，需要先将构件放置在预先设计好的位置上才可进行安装施工。在安装时，可利用相应基础设施来支撑布置高空操作的平台，还可将空间钢结构依据结构具体形式等特征，划分为多个部分，然后再进行安装工作。此外，对于网架结构或是网壳结构，在划分单元时，还需确保空间钢结构的稳定性、刚度和强度等，进而避免在安装过程中发生塑性变形状况，最终对工程质量造成严重的影响。同时，在进行拼接施工时，还要确保是按照一定的顺序进行焊接的，从而以此来提高施工速度，最终提升整个工程的经济效益。

3.5整体提升施工技术

在建筑结构施工中，整体提升施工技术对支撑结构体系质量的要求较高，且整体提升施工技术的施工成本也相对较高，所以一般不会在会展馆、体育场等建筑物结构形式施工中运用此种施工技术。但该施工技术对总体钢结构质量要求较小，且对支撑结构体系要求也较低，所以可在网架结构形式或单位面积含钢量较低的会展中心屋盖施工中运用，必将取得良好的施工效果。

4　结语

总而言之，科技的日渐发展能够让我国引进许多先进的技术。同时，我国的相关工作人员还结合当代的行业特点和实践经验不断地分析现状、深入研究完善传统的结构体系，并总结出了新的技术手段，这些都在很大程度上推动了我国建筑行业的发展。

[1]王嘉琳，蒙炳穆.关于大跨度空间钢结构施工控制的探讨[J].建筑施工，2010（32）：659～662.

[2]郭正兴，罗斌.大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力施工成套技术[J].施工技术，2011（40）：96～102.

[3]叶杭锋.关于现代大跨度空间钢结构施工技术的研究[J].中国水运月刊，2013（13）：287～288.

TU758

A

1673-0038（2015）40-0016-02

2015-9-12

吴显林（1969-），男，工程师，本科，主要从事工程技术管理工作。